金融腐蚀与防护第五章 金属钝化.pptVIP

第五章 金属的钝化 钝化现象 研究钝化现象的意义 金属从活态向钝态的转变叫做钝化。 提高金属材料的钝化性能，促使金属材料在使用环境中钝化，是腐蚀控制的最有效途径之一。 金属钝化的定义 在一定条件下，当金属的电位由于外加阳极电流或局部阳极电流而移向正方向时，原来活泼溶解的金属表面状态会发生突变。金属的溶解速度则急速下降。这种表面状态的突变过程叫做钝化。 钝态的特征 （1）腐蚀速度大幅度下降。 （2）电位强烈正移。 （3）钝化膜的稳定性。 （4）钝化只是金属表面性质的改变。 钝化分类 金属在介质中依靠自身的作用实现的钝化则叫做化学钝化或自动钝化 。 铬、铝、钛等金属在空气中和很多中含氧的溶液中都易于被氧所钝化，故被称为自钝化金属。 某些腐蚀体系在自然腐蚀状态不能钝化，但通入外加阳极极化电流时能够使金属钝化(电位强烈正移，腐蚀速度大降低)。这称为阳极钝化，或电化学钝化。 ★阳极钝化和化学钝化的实质是一样的。 影响钝化的因素 (1)?金属材料 各种金属钝化的难易程度有很大不同。 易钝化金属：如钛、铬、钼、镍、铁 将钝化性能很强的金属(如铬)加入到钝化性能较弱的金属(如铁)中，组成固溶体合金，铁铬合金的钝化能力能大大提高。 (2) 环境 能使金属钝化的介质称为钝化剂。多数钝化剂都是氧化性物质，如氧化性酸(硝酸，浓硫酸，铬酸)，氧化性酸的盐(硝酸盐，亚硝酸盐，铬酸盐，重铬酸盐等)，氧也是一种较强钝化剂。 (3) 温度 降低温度有利于钝化的发生，反之亦然 。 (4) 金属表面在空气中形成的氧化物膜对钝化有利。 (5) 有许多因素能够破坏金属的钝态，使金属活化。 这些因素包括：活性离子(特别是氯离子)和还原性气体(如氢)，非氧化性酸(如盐酸)，碱溶液(能破坏两性金属如铝的钝态)，阴极极化，机械磨损。 阳极保护 用阳极钝化方法达到减小金属腐蚀的目的，这种防护技术叫做阳极保护。 阳极保护的适用条件是: （1）具有活态—钝态转变。 （2）阳极极化时必须使金属的电位正移到稳定 钝化区内。 ★阳极保护是危险性保护 （1）交点位于活性溶解区 这种体系在自然腐蚀状态，金属发生活性溶解腐蚀，只有阳极极化到钝化区内才能使金属钝化，故称为阳极钝化体系，是阳极保护的适用对象。 （2）两条极化曲线有三个交点 两条极化曲线出现三个交点，分别在钝化区，钝化过渡区和活性溶解区。在自然腐蚀状态，金属可能发生活性溶解腐蚀，也可能钝化。实测阳极极化曲线上将出现一段阴极极化电流区。这种体系也是阳极保护的适宜对象。 （3）交点在稳定钝化区 金属钝化性能更强，或去极化剂氧化性能更强。在钝化电位Ep，满足 ，两条极化曲线的交点落在稳定钝化区。在自然腐蚀状态，金属已能钝化，故称为自钝化体系。 （4）交点在过钝化区 当去极化剂是特别强的氧化剂时，在自然腐蚀状态金属发生过钝化。 主要的钝化理论简介 成相膜理论 （1）金属钝化的原因是： 表面上生成保护性固体产物膜，将金属和溶液机械隔开。由于氧化物膜溶解速度很小，因而使金属腐蚀速度降低。 （2）支持成相膜理论的实验事实: 在浓硝酸中铁表面钝化膜是 ?-Fe2O3。钝化膜厚度为25～30A0。 固相膜可剥离； 现代表面仪器可直接测量钝化膜的成分、结构及厚度等。 关于Flade电位 在金属由钝态转变为活态的电位衰减曲线上，“平台”对应的电位称为Flade电位，记为Ef。Flade电位表征金属由钝态转变为活态的活化电位。 Ef愈低，表示金属钝态愈稳定。 吸附理论 （1）对金属钝化的解释 金属表面(或部分表面)上形成了氧或含氧粒子的吸附层，使金属表面的化学结合力饱和，阳极反应活化能增大，因而金属溶解速度降低。 （2）支持吸附理论的实验事实,对某些体系只需通入极小的电量，就可以使金属钝化，这些电量甚至不足以形成单原子吸附氧层。 *金属腐蚀与防护 钝化现象的实验规律 金属钝化的定义 钝化现象 研究钝化现象的意义 0 10 20 30 40 50 60